[發(fā)明專利]熔融鹽吸熱器超聲強化冷充裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310697709.7
• 申請日: 2013-12-18
• 公開（公告）號: CN103644664A
• 公開（公告）日: 2014-03-19
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李鑫;廖志榮;常春;張強強;王艷;王志峰
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學院電工研究所
• 主分類號: F24J2/34
• 分類號: F24J2/34;F24J2/46;F24J2/40
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責任公司 11251
• 代理人: 關(guān)玲

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種太陽能熱發(fā)電熔融鹽吸熱器超聲強化冷充裝置。

背景技術(shù)

熔融鹽塔式太陽能熱發(fā)電技術(shù)是最具商業(yè)前景的太陽能熱發(fā)電技術(shù)。這主要是因為熔融鹽既可以作為傳熱介質(zhì)，又是很好的儲熱工質(zhì)，可以實現(xiàn)吸熱儲熱一體化。建于西班牙塞維利亞的19MWe熔融鹽塔式電站Gemasolar電站是世界第一座實現(xiàn)24小時連續(xù)發(fā)電的太陽能熱發(fā)電站，證實了該技術(shù)提供基礎(chǔ)電力負荷的能力。

但是由于熔融鹽（60%NaNO3+40%KNO3）結(jié)晶點達到210℃，所以，非常容易結(jié)凍。通常使用在管道上纏繞高溫電伴熱帶的方式來預(yù)熱管道，使管道的溫度高于210℃，以防止熔融鹽在管道中凝固。由于吸熱器暴露在大氣中，所以，吸熱器沒法纏繞電伴熱帶。實際上多使用部分定日鏡照射吸熱器表面，對其進行預(yù)熱。這種方式的缺點是：將吸熱器表面預(yù)熱到210℃以上，需要較長的時間，通常1.5～2小時左右，這大大降低了電站的發(fā)電時數(shù)，使電站的年發(fā)電量降低，從而導(dǎo)致度電成本升高。因此，美國Sandia國家實驗室的James?E.Pacheco?et?al在論文《investigation?of?cold?filling?receiver?panels?and?piping?in?molten?nitrate?salt?central?receiver?solar?power?plants》、《results?of?molten?salt?panel?and?component?experiments?for?solar?central?receivers》中提出對吸熱器進行冷充，即：當吸熱器管道的溫度低于熔融鹽結(jié)晶點時，將熱熔融鹽通過吸熱器管道，并對冷充的條件和冷充距離進行了實驗研究。Lu?Jianfeng?et?al在論文《Dynamical?and?thermal?performance?of?molten?salt?pipe?during?filling?process》、《Solidification?and?melting?behaviors?and?characteristics?of?molten?salt?in?cold?filling?pipe》、《Filling?dynamics?and?phase?change?of?molten?salt?in?cold?receiver?pipe?during?initial?pumping?process》中對冷充過程中的液固相變過程和機理進行了研究。冷充的優(yōu)點就是可以降低吸熱器的預(yù)熱溫度、減少吸熱器的預(yù)熱時間，提高熔融鹽塔式電站的發(fā)電時數(shù)，從而降低發(fā)電成本。但是，通過對冷充的機理研究發(fā)現(xiàn)，冷充的效果隨著冷充流體溫度、吸熱器管壁溫度的提高以及冷充流速的提高，而更好。目前還沒有技術(shù)報道通過什么樣的技術(shù)手段可以進一步降低冷充溫度，從而提高冷充的安全性和最大化縮短吸熱器啟動時間。

總之，熔融鹽吸熱器冷充技術(shù)可以縮短吸熱器啟動時間，但是，強化冷充的技術(shù)手段目前還很缺乏。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是克服直接冷充技術(shù)的如下缺點，提出一種熔融鹽吸熱器超聲強化冷充裝置：

1.需要的熔融鹽流體溫度高；

2.需要的熔融鹽吸熱器管壁溫度高；

3.需要的熔融鹽流體流速快。

本發(fā)明熔融鹽吸熱器超聲強化冷充裝置主要包括：超聲波發(fā)生器、超聲波轉(zhuǎn)換器、控制器和測溫計。熔融鹽吸熱器通常由多個熔融鹽吸熱板串聯(lián)組成，多個熔融鹽吸熱板之間由熔融鹽管道連接。所述的超聲波轉(zhuǎn)換器安裝在熔融鹽管道上，位于熔融鹽吸熱板之間。超聲波轉(zhuǎn)換器的輸入端與超聲波發(fā)生器的輸出端相連。超聲波發(fā)生器的輸入端與控制器的輸出端相連。兩個測溫計安裝在熔融鹽管道上，分別位于超聲波轉(zhuǎn)換器的前端和后端，這兩個測溫計的溫差信號傳遞給控制器。在熔融鹽吸熱板的低溫段還安裝有一個測溫計，該測溫計將熔融鹽吸熱板的壁面溫度信號傳遞給控制器。控制器根據(jù)測溫計傳遞過來的溫度信號和溫差信號控制超聲波發(fā)生器的功率。

本發(fā)明的特點是：

1.將超聲波轉(zhuǎn)換器安裝在熔融鹽吸熱板之間的熔融鹽管道上，從而將超聲波加到熔融鹽流體上；

2.將安裝在超聲波轉(zhuǎn)換器前后的溫差以及熔融鹽吸熱板上的壁面溫度信號，傳遞給控制器，控制器控制超聲波發(fā)生器的輸出功率，從而控制超聲波轉(zhuǎn)換器加給熔融鹽流體的超聲波的能量。